极近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究
我矿采空区下极近距离煤层回采巷道布置浅析
布置构成不利因素 。
３３ 上覆Ｋ ＿ 。 煤层 工作 面煤柱 集 中压力的影 响
Ｂ 为煤柱影响角 ，其值一般为２ 。５ 。 ５～ ５ ，此处 取最大值５ ｏ ５； ０ 的余角值 。 为Ｂ
则 Ｓ ．７ ２１ｍ ≥０５ ～ ．６
Ｋ。 煤层 被 采 出后 ，其 工 作 面 煤 柱 原 有 的 应 力 场 被 破 坏 ，采 空 区 上 方 岩 层 重 量 向 煤 柱 转 移 形 成 高 压 并 通 过 煤 层 底 板 传 播 到 煤 柱 下 方 附 近 的 一段 区域 ，形 成 应 力 增 高 区 ，特 别 是 Ｋ 煤 层
局部 留有煤柱未采 ，为走 向长壁式 回采 ，采空 底前进式掘进 ，后退式 回采 ，现所有巷道均 因 区管理为 自然垮落法 ，巷 道顶板 随回采 时的垮 采面结束而垮落报废 ，其底板即Ｋ 。 煤层顶板 已 落步距 而断裂或弯 曲下沉。下位煤层Ｋ 煤层厚 受炮掘影响产生次生裂隙而不完整 ，不利 于两 度１ ～ ． ． ３ ｍ，煤质较松软 ，煤层直接顶为灰 白色 层 巷 道重 叠布 置 。 ５ ０
即受 煤 柱 影 响 分 层 平 巷 应 布 置 在 煤 柱 线 外 ２１ｍ之外 ，巷道 受压 状 况 可 明显改 善 。 ．６
距 已采Ｋ 煤层距 离仅０ ～ ． ． １ ｍ，应力集 中程度 ６ ８ 较 高。如果 把巷道布置在 这些 区域 ，将 会 由于 支承压力 的影 响而使巷道支架遭 严重破 坏 ，使
巷 道产 生变 形 和破 坏 。
３ ４ 煤 柱影 响 角
４ Ｋ 煤层巷道布置 １
根 据 影 响Ｋ。 层 巷 道 布 置 的因 素 ，Ｋ 煤 。 煤层 开 采 不 宜 采 用 重 叠 式 的巷 道 布 置 。但 如 果 采 用
近距离煤层巷道的支护设计与施工
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Ｌ — —工 字钢 梁及 锁具 的厚 度 ，取 ０１ ．ｍ；
— —
２１ 钢带锚杆支护参数的确定 ． 锚杆长度 （ ）按下式计算 ： Ｌ
Ｌ＝Ｌ１ 十 ３ 十 ２ ，
需外 露 的张拉 长 度 ，取 ０２ｍ。 ．
得 出 ：Ｌ ４４ ＝ ．２ ｍ，因此锚 索 长度 选 ４５Ｉ。 ． Ｔ Ｉ
式中：， Ｌ —— 锚 杆 外露 长度 ，取 ００ ．５ ｍ； Ｌ —— 锚 杆 有效 长度 ，ｍ； Ｌ — —锚 杆 锚 固力 长度 ，根据 上 三卷 Ｚ ３ ３ ， －２３
锚索倾角 ： 锚索 以垂直巷道顶板岩层层面安装
最 为有 利 ，考 虑 后期 受 回采 采 动 影 响 有 炸 帮存 在 ，
摘 要 ： 过 对 近 距 离煤 层 巷 道 钢 带 锚 杆 、 预 应 力锚 索 、 通 加 加
在 稳定 岩 层时 ，将 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 坏 区载 荷悬 吊于 巷道 两 帮上 部 的岩石 上 （ 图 ３ ；如果锚 杆在 两帮 上 部岩 层 中的 见 ） 锚 固力 小 于破 坏 区岩 层重 力 时 ，则 不 应单 独 采用 锚
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文 章 编 号 ：０ ６ ４ ７ （０ ６ ０ — ０ １０ １０ — ８７ ２ ０ ）３ ０ ８ — ３
近距 离煤 层 巷道 的支护 设计 与施 工
丁武杰
４ ４７ １ ７ 粉砂 岩 ． ６ ． ７
硬石 联
深 灰 色水 平
（ 图 ２ ；在顶 板 见 ）
一
定 范 围 内不 存
组 霞 ３２ Ｏ １２ 色 型 １ Ｉ ． ．４ 黑半 ４ 与 ９５－ ９ ０ 煤 亮 －． ２
近距离煤层回采巷道布置方式
层采高、煤层强度、上覆岩层容重、应力增高系数、底板
岩层强度等变量有关，煤层采高、上覆岩层容重越大，底
板塑性屈服深度越大，底板岩层强度越大，底板塑性屈服
深度越小。
1. 2 极近距离煤层开采相互影响规律
极近距离煤层开采时，其相互影响主要表现为上部煤
层开采形成的采动应力场和下层煤的顶板结构的变化。极
近距离煤层条件下，上煤层开采后采空区冒落矸石、区段
内错式布置巷道避开了上层护巷煤柱产生的应力增高 区，由于煤层倾角平均 17°，倾角不够大，故不考虑水平 式。为了降低 9 上和 9 下两煤层间开采的相互影响，9 上和 9 下极近距离煤层开采，采用无煤柱护巷方式。考虑到巷道 支护方式，将巷道的布置方式设计为外错式和内错式相结 合的布置方式。上、下煤层回采巷道的布置方案采用留 3 ～ 5m 窄小煤柱沿空掘巷，即 9 上和 9 下巷道布置为： 下煤层 的回风巷与上煤层呈外错布置，下煤层的运输巷与上煤层 呈内错布置（ 如图 3 所示） 。支护方式为： 9 上采用锚杆支 护； 9 下回风巷的巷道采用锚杆支护，运输巷巷道采用工字 钢支护。由于受上层煤开采的影响，9 下顶板较破碎，上层 开采时必须铺设金属网。
2 上部煤层开采区段煤柱载荷分析
上部煤 层 区 段 煤 柱 的 载 荷 是 由 上 覆 岩 层 重 量 两 侧 （ abcd） 采空区未垮落岩层的部分重量转移到煤柱上所产生 的（ 如图 2 所示） 。
为 1. 5m，9 下 的 平 均 厚 度 为 1. 25m，层 间 距 平 均 厚 度 为 1. 5m。煤层总体走向为 65° ～ 90°，倾向 N335° ～ 360°，煤 层平均倾角 17°。9 槽煤层煤质较好，硬度较大，属 中 硬 煤。煤层结构复杂。顶底板均为粉砂岩，伪顶底为炭质粉 沙岩。局部顶板较破碎，岩石完整性较差。该区不受火成 岩的影响。该区水文地质条件简单，除煤层顶板有裂隙滴 淋水外，不受老窑水的影响，煤层低瓦斯，无煤尘爆 炸 倾向。
采煤工作面顺槽近距离煤层锚网支护研究与应用
２ ７ 下０ ３ ７顺槽顶 板条件分 析
３下煤 层 巷 道 顶板 为厚 度 ２５ ～６３ 的夹 矸 ， ． ｍ ．ｍ 上 部 为 采 空 区 冒顶矸 石 ， 矸 厚 度 大 于 锚 杆 锚 固的 夹 范 围 ， 砂 岩 ， 灰色 ， 细 浅 以细 砂 岩 为 主 ， 粉 砂 岩 条 夹 带 ， 分 以 石 英 为 主 ， 石 次 之 ， 波 状 层 理 ， 度 成 长 具 硬 ｆ６ ８ 由于 ３上 煤 层采 动 的 影 响 ， 砂 岩 的整 体 性 ＿ 。 粉煤矿 现 代化 ２１来自年第３ ０２ 期箩 塑
采煤工作面顺槽近距离煤层锚 网支护研究与应用
张 夫楼 ，朱 敬 ， 建华 李
（ 兖州煤业股份有限公司 鲍店煤矿 。 山东 济宁 ２ ３ １ ） ７ ５ ３
摘 要 鲍 店煤 矿 七采 区东 翼分 为 ３上 、 两层煤 ，工作 面布 置靠 近煤 层分 岔 线 ， ３下 工 作面 内煤 层 间距约 为 ２５ ５１ 层 间距较 小 ， ．～ ．ｍ， 巷道 支 护强度 要 求高 ， 以有效 的控 制顶板 。 为确 保采 掘接 续 不脱 节 ， 安全 顺利 进行 回采工 作 ， 近煤 层巷 道 的支护 进行 了研 究 ， 确定 了 且 对 终 可根 据层 间距 的不 同采取 不 同的支 护方 式。在 ３下煤 巷道 支 护 中进 行分 段 ， 当层 间距大 于 ５ 时采 用锚 网支 护 ； 间距小 于 ５ 时采用 锚架 联合 支 护或 架棚 支护 。经 过 七采 区 ３下 煤 ｍ 层 ｍ
５． ０ 。 １ｍ
在 这一 区段里 ， ３下 煤 层 巷 道 顶 板 为 厚 度
２５ ～６３ 的 夹矸 ， 部 为 采 空 区 冒顶 矸 石 ， 部 ．ｍ ． ｍ 上 局
矿 井 在汛 期 接 续 不脱 节 。７ ３下 ０ 作 面 位 于七 采 ７工 区东 部 ， 七 采 区东 翼 ３下 煤 层第 四个 区段 的工 作 是 面 。东起 工 作 面切 眼 ， 紧邻 矿 井 边 界保 护 煤 柱 ， 至 西 设计停 采线 ， 邻 ７ 南 ３下 ０ 作 面 （ 在 回采 ）北 ５工 正 ， 邻７ ３下 ０ ９工 作 面相 邻 （ 与 ３上 尚未 开 采 ）工 ３下 ， 作 面 正 上方 为 ７ ３上 ０ 作 面采 空 区 。其 支护 方 式 ７工 以锚 网和 架 棚 为 主 ， 保 该 巷 道 安 全施 工 及 有 效 地 确 控 制 巷道 局 部 变形 ， 为 回采工 作 提 供 了保 障 。 也 ３下 煤 ， 色 ， 脆 ， 碎 ， 暗煤 为 主 ， 厚 为 黑 性 易 以 煤 ３０ ．６～３８ ｍ， 均 厚 ３５ ｍ， 层 厚 度 稳 定 ， 构 简 ． ０ 平 ．２ 煤 结
近距离煤层跨采巷道围岩支护技术研究
摘 要 ： 近距离煤层上部煤层开采对下部煤层 已有 回采巷道的影响十分剧烈， 当上部煤层与下部煤 层回呆巷道重叠时， 下部煤层 回采巷道的维护尤其 困难。针对付村矿 ２９孤 岛工作 面回呆巷道 重叠 的 ０ 特殊情况 ， 通过理论分析与 Ｕ Ｅ Ｄ Ｃ数值模拟计算 ， 出了合理控制下部煤层巷道 围岩的空问斜拉锚索支 提 护方案， 并成功应用于修复巷道。 关键词 ： 近距离煤层 ； 岛工作面； 孤 数值模 拟； 空间锚索； 修复巷道 中图分类号：Ｄ ２ Ｔ ３５ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ — ４ ５ ２０ ） — ０７ ０ １ ８ ４９ （０６ｏ ０４ — ２ ０ ６
冉性 特征 描 述
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浅灰色厚层状石英砂者，合岩屑厦绿色矿物．钙质腔 蛄．
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细 者 Ｒ ７＿ 选 等 麝 度 ，Ｌ鞋 发 ． 旨 县 ／ｖ 砂 ７ 帝 中 ． 圊 奸 霉 为 育 由 水 ．：－ ｃ １ 】 隙 －ｇ ￣ ／ ５ Ｈ４ 黑 ， 亮 主 城 状 口 ，『 ２ ３ 城屏 ４ 色 ｍ 煤为 ． 壳 断 。＝ｓ ７ ～２
拣灰 色 ．成 静 姒石 英长 石 为主 砂 寿．钙 质腔 结 ．告 少量
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车道 围岩稳定性影响。建立的模 型如图 ｌ 所示， ２ 图
为岩层综合柱状 图。 由图 ｌ 可见 ， ２９梭车道与 ２ 工作面最近 ３ ０ ｌ ｌ 的水平距离只有 １ ｍ ４ 。显 然， ２９ ３ ０ 梭车道受到 了 ２ｌ １ 工作面开采的强烈影响。 为了方便 分 析 问题 ， 模型 中设 置 了 一 ａ 面 剖 线 。 ｌ 工作 面 ３＝ 煤 层 开 采后 ， — ａ 面 线 ２ ｌ 【 Ｆ 和３ ａ 剖
坚硬顶板下近距离薄煤层回采巷道布置及开采实践研究
面为刨 煤机 开 采 ， 道 断 面设 计 为 头 巷 ５０ｍ × 巷 ．
２ ５ｍ 的矩形 全裸 巷 道 ， ． 尾巷 ４ ５ｍ × ． 的矩 ． ２ ５ｍ
１０ｍ 时 ， 致相邻 的 两条 头巷 全 部 压跨 ， 煤 机 ０ 导 刨
队的 ２ １ ｌ６巷不得 不重 新补 打配巷 ， 采二 队 的头 综
属 近距 离薄煤 层开采 。１ 层 ３ １ 区煤层 平 均 ２ ０盘 厚 度为 １ ５ 平均 倾 角 ６ 煤 层普 氏 系数 ｆ ， ．０ｍ， 。 ＝３ 伪 顶为 ０～１３ 的 页 岩 及 细 砂 岩 ； 接 顶 为 ． ５ｍ 直
１ 回 采 巷 道 上 下 层 对 应 布 置 时 的 矿 压
离煤 层 掘 进 工 艺 、 护和 工作 面开 采 期 间有 效 矿 压 控 制 、 板 管 理 的 一 些 方 法 措 施 ， 今 后 开采实践提供科学合理的指导。 关键词 ：坚硬 顶板 ； 近距离薄煤 层； 回采巷道 ； 布置 ； 实践
中图 分 类 号 ：Ｄ ６ ． ３ Ｔ ２３５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２— １９ ２ １ ）２— ０ ５— ５ １７ ７ ６ （０ ０ ０ ０ ３ ０
摘
要 ： 过 分 析 坚 硬 顶 板 下 近 距 离 薄煤 层在 掘进 期 间使 用 的支 护 方 式 和 开 采 期 间 的 顶 板 宏 观 观 察 、 压 通 矿
分析、 顶板管理及事故教训， 最终从施工方法 、 上覆岩性 、 煤柱集 中压力 与岩石滑动影响角及顶底板应力分布 等方面分析 了近距 离煤层 回采巷道布置上的相互依存 关系， 出了巷道布置的合 理途 径； 提 并提 出了关于近距
层 ３１ 区 ８ ｌ ０盘 １４工作 面为刨煤 机 队开采 ， 当采 至
极近距离煤层工作面巷道内错布置方式研究
ｄｏｉ：１０ １１７９９／ｃｅ２０１９Ｓ００４７㊀㊀收稿日期：２０１９－０５－１０㊀㊀作者简介：陈㊀航（１９９４ ），男，山西孝义人，主要从事采掘技术管理，Ｅ－ｍａｉｌ：１１１３６４２５０８＠ｑｑ ｃｏｍ㊂㊀㊀引用格式：陈㊀航．极近距离煤层工作面巷道内错布置方式研究［Ｊ］．煤炭工程，２０１９，５１（Ｓ０）：２３－２６．极近距离煤层工作面巷道内错布置方式研究陈㊀航（山西省晋神能源有限公司，山西河曲㊀０３６５００）㊀㊀摘㊀要：为了解决极近距离煤层回采巷道布置方式与工作面煤炭资源回收率之间的矛盾问题，以山西河曲晋神磁窑沟煤业有限公司平均层间距为５ ５０ｍ的１０－２＃㊁１１＃近距离煤层为研究对象，并对１１１０１工作面主回撤通道进行外错式布置实验，结果表明工作面巷道布置在上层煤煤柱下掘进压力大，后期维护成本较高，并通过理论计算以及现场实践，最终确定下部煤层的工作面巷道布置采用内错式布置较为合理，可实现巷道稳定与较低成本的维护，为类似条件下回采巷道布置提供了较好的指导作用㊂㊀㊀关键词：磁窑沟；极近距离；内错布置㊀㊀中图分类号：ＴＤ８２２＋ ２㊀㊀文献标识码：Ａ㊀㊀文章编号：１６７１－０９５９（２０１９）Ｓ０－００２３－０４ＰｒａｃｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＩｎｎｅｒ－ＭｉｓａｌｉｇｎｅｄＷｏｒｋｉｎｇＦａｃｅｉｎＥｘｔｒｅｍｅｌｙＣｌｏｓｅＣｏａｌＳｅａｍｓＣＨＥＮＨａｎｇ（ＳｈａｎｘｉＪｉｎｓｈｅｎＥｎｅｒｇｙＣｏ ，Ｌｔｄ ，Ｈｅｑｕ０３６５００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｅｖｅｒｙｃｌｏｓｅｄｉｓｔａｎｃｅｃｏａｌｓｅａｍａｎｄｔｈｅｒｅｃｏｖｅｒｙｒａｔｅｏｆｔｈｅｃｏａｌｒｅｓｏｕｒｃｅｓｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ，ＣｉｙａｏｇｏｕＣｏａｌＭｉｎｅｉｓｔａｋｅｎａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｉｎｔｅｒｌａｙｅｒｓｐａｃｉｎｇｂｅｔｗｅｅｎｉｔｓ１０－２＃ａｎｄ１１＃ｓｅａｍｉｓ５ ５０ｍ，ａｎｄｔｈｅｏｕｔｅｒ－ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄｌａｙｏｕｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｔｈｅｍａｉｎｒｅｔｒａｃｔｉｏｎｃｈａｎｎｅｌｏｆｔｈｅ１１１０１ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｏａｄｗａｙｉｎｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｉｓａｒｒａｎｇｅｄｕｎｄｅｒｔｈｅｕｐｐｅｒｃｏａｌｐｉｌｌａｒａｎｄｔｈｅｅｘｃａｖａｔｉｏｎｐｒｅｓｓｕｒｅｉｓｈｉｇｈ，ｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｃｏｓｔｉｓｈｉｇｈｅｒｉｎｔｈｅｌａｔｅｒｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｆｉｅｌｄｐｒａｃｔｉｃｅｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ｉｔｉｓｆｉｎａｌｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈａｔｉｔｉｓｍｏｒｅｒｅａｓｏｎａｂｌｅｕｓｉｎｇｉｎｎｅｒ－ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄｌａｙｏｕｔｆｏｒｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｏｆｔｈｅｌｏｗｅｒｃｏａｌｓｅａｍ，ｗｈｉｃｈｃａｎｏｂｔａｉｎｒｏａｄｗａｙｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｌｏｗｅｒｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｃｏｓｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅａｇｏｏｄｇｕｉｄｉｎｇｒｏｌｅｆｏｒｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆｔｈｅｍｉｎｉｎｇｒｏａｄｗａｙｕｎｄｅｒｓｉｍｉｌａｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＣｉｙａｏｇｏｕＣｏａｌＭｉｎｅ；ｅｘｔｒｅｍｅｌｙｃｌｏｓｅｄｉｓｔａｎｃｅ；ｉｎｎｅｒ－ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ㊀㊀我国近距离煤炭资源丰富，涉及到近距离煤层的开采方法㊁巷道布置形式的研究也较为多样；不同地质特性㊁工程扰动条件下的近距离煤层的开采难度也会有所不同；当层间距小于等于２０ｍ时，一般采用下行开采，其中针对极近距离煤层，下行开采时在二次扰动后的下部煤层会形成极其复杂的应力场，其主要原因为：上部煤层采动影响后的采空区顶板垮落以及垮落程度的不确定性会给下部采场㊁巷道的顶板带来复杂的应力分布；部煤层开采后的预留煤柱的存在，会导致上部煤层顶板的支承压力通过预留煤柱在下部煤层顶板的附近位置形成应力集中的现象㊂故破坏后的上部煤层会给下部煤层的回采造成极大困难，本文结合磁窑沟矿现场巷道的变形情况对预留煤柱导致的支承压力集中下的近距离煤层开采巷道布置方式进行研究，进而得出最优的巷道布置位置㊂１㊀工程概况１１＃煤层所属地层为石炭系上统太原组，煤层赋存情况与上部已开采的１０－２＃煤层相同㊂煤层总体走向近南北向㊁倾向向西，构造形态是单一构造，构造属简单类型㊂１１１０２运输巷道和１１１０２回风巷道３２第５１卷第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀煤㊀炭㊀工㊀程ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ ５１，Ｎｏ ９在１１＃煤层中为沿煤层底板掘进巷道，根据对已揭露的底板高程的测定，１１１０２回采工作面煤层倾角在５ʎ２８ᶄ ９ʎ０１ᶄ，平均倾角为７ʎ１５ᶄ左右㊂１１１０２回采工作面，东部为１１１０３回采工作面（未形成），南部为１０－２＃煤层西辅运大巷，西部为１１１０１回采工作面（正在回采），北部为１１＃煤层未开采的实体煤㊂根据１０－２＃煤层探测１１＃煤层厚度结果，以及１１１０２工作面各巷道掘进中施工锚索的情况，１０－２＃煤层和１１＃煤层层间距为４ ５ ７ ０ｍ，平均厚度为５ ５ｍ左右㊂其中１１１０２采区煤岩综合柱状图如图１所示㊂图１㊀１１１０２采区煤岩综合柱状图２㊀回采巷道现状及存在的问题掘进１１１０２回采巷道前对１１１０１主回撤巷道进行支护分析；１１１０１主回撤通道布置在１０－２＃煤层１０２０１综采工作面主㊁辅回撤通道之间煤柱下方（布置在１０２０１主回撤通道外错垂直距离４ ５ｍ处），与１０－２＃煤层层间距平均为５ ５ｍ，设计巷道宽度５ ０ｍ，高度为３ ７ｍ，支护情况如图２所示，顶锚杆规格为Φ１８ｍｍˑ２０００ｍｍ钢筋锚杆，间排距为１０００ｍｍˑ１０００ｍｍ，锚索（加Ω钢带）规格为Φ１５ ２４ｍｍˑ５０００ｍｍ，间排距为１５００ｍｍˑ２０００ｍｍ，所用树脂规格均为ＣＫ２３６０，顶网采用１ ２ｍˑ５ ４ｍ铁丝网支护；帮锚杆规格为Φ１６ｍｍˑ１８００ｍｍ钢筋锚杆，间排距１１５０ｍｍˑ１６００ｍｍ，帮网采用２ ５ｍˑ图２㊀１１１０１主回撤巷道顶板㊁正帮支护图（ｍｍ）１１１０１主回撤通道掘进初期巷道出现顶㊁帮部破碎㊁片帮现象，但巷道整体形变量相对较小，掘进完成后封闭㊂后期末采期间对１１１０１主回撤通道施工时启封１１１０１主回撤通道，现场检查发现受工作面采动及煤柱下压力影响，１１１０１主回撤通道内靠胶带运输巷侧５０ｍ范围巷道片帮非常严重，现场测量片帮后巷道宽度达６ ５ｍ左右；靠运输巷段出现帮鼓现象，长度约５ ０ｍ，该段巷道宽度为４ ０ｍ左右；同时１１１０１主回撤通道内靠运输巷侧３０ｍ范围整体巷道出现下沉现象，现场实际测量该段巷道高度为３ １ ３ ２ｍ，整体下沉高度为５００ ６００ｍｍ，部分锚杆㊁锚索已经断裂失效㊂后期对该段巷道进行了一系列措施进行维修处理，即对帮部失效锚杆㊁顶板失效锚索重新进行了补打，然后对整条１１１０１回撤通道顶板重新补挂双层网㊁补打锚索和Ｗ钢带进行了补强支护，对１１１０１主回撤通道及联巷负帮在原有支护基础上整体施工三排帮锚索补强支护；对欠宽巷道进行扩帮处理；对该段变形巷道顶板注射了马丽散加固破碎顶板，整体维护费用约为２４０万元㊂通过对磁窑沟矿的煤柱下方的１１１０１主回撤通道变形情况的观察与监测，发现巷道变形量较大，１１１０１主回撤巷道受力和巷道变形前后对比分别如图３㊁图４所示，锚索变形㊁锚杆断裂㊁煤壁片帮㊁巷道顶板下移㊁帮鼓严重，导致后期巷道维护成本４２㊀设计技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀煤㊀炭㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第９期㊀增加㊁维护效果差等一系列的问题㊂图３㊀１１１０１主回撤巷道受力示意图图４㊀１１１０１主回撤巷道变形前后对比（ｍｍ）结合上述观测结果并分析，发现位于上部煤层预留煤柱下方的支承压力增高区内１１１０１主回撤巷道出现了巷道变形严重㊁维护困难的现状，为避免同样情况出现在即将掘进１１１０２回采巷道，故确定１１１０２工作面进回风巷采用内错式布置㊂３㊀内错式巷道布置可行性分析通过对１１１０１主回撤通道外错布置实验结果表明，工作面巷道布置在上层煤煤柱下掘进压力大，后期维护成本较高，带来的安全风险也比较大㊂由于开掘巷道破坏了掘巷前围岩的应力平衡状态，围岩应力重新分布，出现应力集中区和巷道周围的极限平衡区㊂针对下行开采极近距离煤层时，除重叠式巷道布置是将巷道布置在应力集中区域外，无论内错式㊁还是外错式的巷道布置都是将巷道布置在极限平衡区，故相对前者来说，后者的布置方式更有利于巷道的稳定㊂为保证１１１０２回采工作面的安全㊁高效的推进，１１１０２回采巷道采用内错式布置，如图５所示㊂图５㊀１１１０２回采巷道内错式布置图由图５所示的内错式巷道布置示意图可知，此种布置方法结合合理的支护方式可保证回采巷道的安全稳定与高效维护，但会增加中间预留煤柱宽度，从而导致下部１１＃煤层工作面随之缩短，使下部工作面回采率降低，为了尽可能提高下部工作面的回采率，故需要确定合理的内错距㊂图６㊀内错式布置下１１１０２回采巷道受力示意图有学者根据现场实测［１］，得出巷道距煤柱边缘的水平距离Ｓ与上下煤层间距ｘ的经验公式㊂认为在煤柱或煤体下方为高应力区，在采空区下方为应力降低区，为了保证巷道的稳定性，将下部煤层回采巷道内错一定距离布置在采空区下方，内错距离的计算公式如下：Ｓȡｘｓｉｎ（ｕ＋θ）ｓｉｎβ（１）㊀㊀式中，Ｓ为内错距离，ｍ；ｘ为上下煤层的层间距，ｍ；ｕ为煤层倾角，（ʎ）；θ为β余角，θ＝９０－β，（ʎ）；β为煤体影响角，取２５ʎ ５５ʎ㊂根据式（１）即可求出，当１０－２＃与１１＃煤层平均层间距为５ ５０ｍ时，ｕ＝７ʎ时，内错距离应在２ ４５ ６ ７３ｍ㊂４㊀现场验证对初采形成的１１１０２回风巷进行支护，１１１０２回风巷道变形前后对比如图７所示，顶锚杆规格为５２㊀２０１９年第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀煤㊀炭㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀设计技术㊀Φ１８ｍｍˑ２０００ｍｍ钢筋锚杆，间排距为１０００ｍｍˑ１０００ｍｍ，锚索（加Ω钢带）规格为Φ１５ ２４ｍｍˑ５０００ｍｍ，间排距为１５００ｍｍˑ２０００ｍｍ，所用树脂规格均为ＣＫ２３６０，顶网采用１ ２ｍˑ５ ４ｍ铁丝网支护；帮锚杆规格为Φ１６ｍｍˑ１８００ｍｍ钢筋锚杆，间排距１１５０ｍｍˑ１６００ｍｍ，帮网采用２ ５ｍˑ５ｍ铁丝网支护㊂掘进期间通过对工作面巷道现场检查发现，巷道整体成型较好，没有较大片帮㊁离层现象，掘进期间压力较小，利于巷道维护，同时对现场锚杆㊁锚索拉拔力进行了检查，均能达到合格值，整体支护效果较好㊂图７㊀１１１０２回风巷道变形前后对比（ｍｍ）对比图７（ａ）和７（ｂ）可知，采用内错式布置后的回采巷道稳定性较１１１０１主回撤巷道稳定性有较大的提升，证明了方案的可行性㊂５㊀结㊀论１）本文分析，认为内错距离的大小主要受煤层倾角ｕ和相邻煤层层间距ｘ的影响，内错距离与煤层倾角ｕ呈负相关关系，与相邻煤层的层间距ｘ呈正相关关系㊂故在安全理论范围内，煤层倾角越大㊁相邻煤层层间距越小时，可实现最小的内错距离㊂２）现场对比分析了主回撤巷道和回风巷道的变形情况，发现采用内错式布置有利于维护回采巷道的稳定㊂参考文献：［１］㊀杨岁寒．近距离煤层下煤层回采巷道布置研究［Ｊ］．内蒙古煤炭经济，２０１９（３）：１４８－１４９．［２］㊀许金钟．近距离煤层采空区下回采巷道合理错距研究［Ｊ］．煤炭工程，２０１８，５０（Ｓ１）：１３９－１４２．［３］㊀侯㊀鑫，杨路林，王㊀辉．极近距离下煤层巷道布置方案数值模拟研究［Ｊ］．煤炭技术，２０１７，３６（９）：５７－５９．［４］㊀贺㊀飞，王继仁，郝朝瑜，等．浅埋近距离煤层内错布置采空区自燃危险区域研究［Ｊ］．中国安全生产科学技术，２０１６，１２（２）：６８－７２．［５］㊀元永国．极近距离煤层下煤层回采巷道内错布置合理错距的研究［Ｊ］．中国矿业，２０１５，２４（１１）：１０４－１０６，１３８．［６］㊀王宝玉．陆成煤矿近距离煤层联合布置开采可行性研究［Ｊ］．能源与节能，２０１５（２）：１７－１８，５６．［７］㊀李㊀政，康官先，黄志明，等．近距离煤层同采工作面顺槽合理位置的模拟研究［Ｊ］．煤矿安全，２０１４，４５（７）：２０－２２．［８］㊀杨占国．多煤层开采下伏巷道零内错布置及支护设计研究［Ｊ］．山西煤炭，２０１４，３４（７）：２６－２８．［９］㊀康官先．近距离煤层同采工作面顺槽合理位置及稳定性研究［Ｄ］．太原：太原理工大学，２０１３．［１０］㊀徐小兵．浅埋近距离煤层群回采巷道变形机理及其控制技术研究［Ｄ］．西安：西安科技大学，２０１２．［１１］㊀张随喜，张东升，王旭锋，等．曹村矿近距离煤层群下位煤层巷道布置分析［Ｊ］．煤炭工程，２０１２（１）：４６－４８．［１２］㊀杨国和，柏建彪，李㊀磊．底抽巷合理位置及围岩支护技术研究［Ｊ］．能源技术与管理，２０１１（６）：３４－３６．［１３］㊀岳殿召，罗安超，兰树员．厚煤层下分层回采巷道布置方式的改进［Ｊ］．中州煤炭，２００６（１）：１５－１６．［１４］㊀王金亮．挖金湾矿近距离煤层联合布置可行性研究［Ｊ］．山西焦煤科技，２００４（１２）：７－８，１１．［１５］㊀杨建辉，蔡美峰，郭延华．下分层回采巷道微量内错布置技术研究［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２（８）：１２５３－１２５６．（责任编辑㊀苏㊀越）６２㊀设计技术㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀煤㊀炭㊀工㊀程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第９期㊀。
极近距离煤层开采技术的应用
型
。
２ ｌ 顶板比照分析 ２ ． ２ 岩层 最 分昕
＝
，
碎胀性系数 ０
‘
０ …一 岩石破碎前的体积；
１ …～ 岩石破 碎后的俸积。
残余碎胀性系数（ ｋ ｐ 。） ： 破碎岩石在矿山 压力作用下， 压实后的 体积
与硒碎 前的体积之比。
砂岩： ＝１ ５～ １ ８；
多 问题 。 关键词 ： 近距 离； 开采 ； 技 术
１ 概 况
：
表１ １ ４ — ２ ＃层 ３ ０ ３盘 区煤层顶板情况
四老沟矿开采的 １ ４ 与 １ ４ 层 ３ ０ ３ 盘区为极近距离开采煤层 ， 井 下位于 矿井 ３ ０ ３ 盘区巷西南部， 西南部为雁崖 矿界。其中 ｌ ４ 和 ｌ ４ 煤 层层间距从整体 匕 看６ ０ ％为 １ ． ２ — ２ 米之间； 岩层ｌ 生 质为深灰色光 摁 ｝ 『 与灰 白色中细砂岩互层， 层理 发育 ， 含植物化石及煤层属不稳定围岩， １ ４ 煤 层开采后所留下的堞柱、 采空区及部分小窑破坏区等给 １ ４ 煤层的掘进 与回 采带来很大影响。已 采过的 ８ ３ ０ １ 工作面两巷顶板均有下沉， 且邻近 １ ４ 煤层已采面 ８ ３ ０ ３ 面受采动影响 ５ ３ ０ ３ 巷发生顶板离层 ，下沉量在 ５ Ｏ ｃ ｍ以上 ， 使顶板断裂 ， 地板发生地鼓等动压破坏现象 ， 锚栓支护的钢带
表２ １ ４ 一 层３ ０ ３盘区煤层顶 底板 比照情况表
多处撕扯断裂， 支设的对棚近 ４ ０ ０ 米被压弯、 扭Ｉ 抽 变形， 巷道净高最低处
不足 １ ９米（ 掘进时巷高为 ２ － ５ 米） 。５ ３ ０ ３ 巷道从 ２ ８ ０ — ６ ５ ０米范围顶板注 射玛丽 散进行粘结（ 用玛丽散 ６ ６ 吨２ ． ５ 万元 ， 吨） ， 用单体液压支柱架设串 梁进行维护， 但并没有使围岩稳定下来， 受８ ３ ０ ５ 采动影响补设的串梁多 数发生移位， 串梁下的单体柱发生ｆ 徊Ｉ 。 这虽然大大的增加了巷道维护的 成本， 但没有从根本 Ｅ 解决顶板的安全隐患。针对 匕 述情况 ， 集团公司安 监局牵头， 组织有关部门与矿有关领导经过研究分析， 制定了方案措施。
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极近距离煤层下分层回采巷道支护技术研究
摘要：基于极近距离下煤层复合顶板回采巷道压力大、巷道维护困难、翻修
率高的问题，提出了下煤层回采巷道采用内错布置形式，确定了不同层间距极近
距离下煤层回采巷道的分段支护、联合支护方案。这对极近、近距离煤层下分层
掘进工作面的支护具有重要的应用和参考价值。
关键词：回采巷道 分段支护 联合支护 复合顶板
汶南煤矿位于山东省新泰市汶南镇境内，井田位于新汶煤田东部边缘，北距
新泰市12km，行政区划属新泰市汶南镇管辖。经多年开采，现+60m、-120m、
-300m水平已结束。现生产采区为-550m水平十四采区，采区现主要开采十三、
十四、十五煤层，其中十四与十五煤层平均层间距3.0m。极近距离煤层是指井
田开采范围内相邻两煤层的层间距离很近，且开采时相互间具有显著影响的煤
层。由于煤层间距极小，下煤层开采前顶板的完整性已受到上覆煤层开采的损伤
破坏，且因受上覆煤层开采残留的区段煤柱在底板（即下煤层的顶板）形成集中
应力影响，使得极近距离下煤层回采巷道的合理布置及支护成为生产中的一个突
出问题，其主要表现为：回采巷道掘进时支护困难，回采期间受采动影响巷道返
修率高，甚有可能造成人员伤亡和重大经济损失。汶南煤矿隶属山东恒丰矿业集
团有限公司，属新泰市地方国有企业。
1、回采巷道位置确定
1.1 下煤层回采巷道布置方式
（1）重叠式布置。下煤层与上煤层回采巷道在平面上重叠布置，上下煤层
工作面等长，这样可以使上下煤层之间区段煤柱一致，煤损较少、采出率较高，
但下煤层回采巷道施工带来困难，巷道维护工作量大。（2）内错式布置。下煤层
回采巷道布置在上层工作面内侧，区段之间形成正梯形煤柱；由于区段煤柱宽度
加大，下煤层工作面长度也随之缩短，但是下煤层回采巷道在残留区段煤柱边缘
形成的应力降低区下掘进，可提高巷道掘进速度、保证回采工作面的正常接替。
（3）外错式布置。下煤层回采巷道布置在上煤层工作面的外侧，区段煤柱形成
倒梯形，煤柱宽度减小，下层工作面长度加大，可提高煤炭的采出率；但下煤层
回采巷道位于上煤层区段煤柱应力增高区下，巷道掘进维护困难。
基于以上原因，下煤层回采巷道布置方式采用内错式布置。
1.2 下煤层回采巷道合理错距
根据矿山压力在底板岩层中的传递规律：上煤层区段煤柱对底板的应力分布
有很大影响，应力集中程度最高的地方发生在煤柱下方，向采空区发展则应力集
中程度迅速降低；底板的应力分布具有明显的非均匀特征，对于同一水平面上的
底板而言，离煤柱越近则应力不均衡程度越大，远离煤柱则应力不均衡程度变小，
应力分布状态越趋于缓和、均匀。
得到支承压力峰值区至煤柱边缘的距离，是合理确定煤柱宽度、正确选择巷
道位置的主要依据。因此，为便于巷道维护，下煤层工作面巷道必须布置在支承
压力影响线之外，才能避开上煤层区段煤柱支承压力的影响，即下煤层区段巷要
与上煤层区段煤柱错开一定的距离。
2、回采巷道支护方法选择
2.1 锚杆锚索支护作用机理
自20世纪80年代我国开始推广锚杆支护技术，目前锚杆（锚索）支护技术
已日渐成熟，成为我国煤矿巷道主要支护方式。锚杆的作用是悬吊下部松软岩层，
组合层状岩层提高岩梁的抗弯曲能力并减小挠度，在杆体两端将形成连续、均匀
挤压加固拱并承受其外部荷载，阻止破碎岩块掉落并控制锚固区围岩离层、滑动、
裂隙张开、新裂纹产生等扩容变形与破坏、抑制围岩弯曲变形、拉伸与剪切破坏、
提高锚固区围岩整体强度、在破坏区内形成强度较大的次生承载层并阻止其上部
破坏岩层进一步扩容和离层，改善围岩深部应力分布状态。
钢带和网的作用基本相同，其作用是抑制表层破碎岩块掉落、提高表层岩石
强度，是顶板结构形成整体的基础，通过钢带（网）实现了锚杆预应力的有效扩
散，让锚杆形成的有效压应力区沿钢带长度（网延伸）方向上扩大；在顶板表面
附近，使锚杆形成的有效压应力区彼此相互连接、形成有效连续的压应力带，提
高对锚杆之间围岩的支护作用，使支护系统的整体支护效果明显改善。锚索主要
作用是挤压岩层中的弱面，增加其摩擦力，从而提高围岩整体强度；将不稳定的
复合顶板（或松动圈内的围岩）悬吊到上部稳定的岩层中，实现更大范围的悬吊、
挤压、锚固，改变围岩深部的应力分布状态。将锚杆支护形成的次生承载层与围
岩关键承载层相连，从而发挥深部围岩的承载能力，使更大范围内的岩层共同承
载，提高次生承载层及支护系统的整体稳定性。
2.2 支护方法选择
对于极近距离下煤层顶板多为复合顶板，下煤层回采工作面平巷的围岩受到
上煤层回采工作面的采动影响，巷道容易产生塑性破坏，通常单一的支护形式难
以满足巷道支护的要求、巷道翻修率高或维护困难。下煤层回采巷道除了要选择
合适的巷道布置位置外，还需要加强支护。故提出联合支护和分段支护方案：在
巷道掘进时先采用锚杆支护作为一次支护，再用锚索（吊挂工字钢梁）或棚式支
护进行二次补强支护；针对不同岩性、厚度的顶板采取不同的支护方式。具体做
法是：若上覆为采空区，层间距在4m以下时，采用锚网钢带进行一次支护，工
字钢棚进行二次支护的联合支护方式；若上覆为实体煤、或上覆为采空区但层间
距在4m以上时，采用锚杆钢带进行一次支护，锚索或锚索吊钢梁进行二次支护
的联合支护方式；当层间距达到6.5m以上或上覆为实体煤时，采用锚杆钢带进
行一次支护，锚索进行二次支护的联合支护方式。
3、结语
（1）极近距离下煤层复合顶板回采巷道采用内错式布置，即回采巷道布置
在上覆残留区段煤柱边缘形成的应力降低区；错距合理时，支护较为容易，为安
全开采创造了条件。（2）对于不同层间距、不同岩性、不同分层厚度的极近距离
下煤层复合顶板，采用分段支护方法，可有效地节省支护材料、加快施工速度、
减少巷道的维护工程量。（3）对极近距离下煤层复合顶板，采用锚杆钢带或锚网
钢带及时进行一次支护，较好地控制了顶板离层、变形，顶板下沉量较小；采用
工字钢棚、锚索或锚索吊钢梁滞后进行二次补强支护，不仅可以释放部分围岩内
部应力、节约支护成本，而且巷道基本不用翻修，为安全、高产高效生产奠定了
基础。
参考文献
[1]钱鸣高，刘听成.矿山压力及其控制[M].北京：煤炭工业出版社，1991.
[2]董方庭，等.巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M].北京：煤炭工业出
版社，2001.